紫外線応用技術セミナー

2022年04月20日(水) 13:40-16:35 アネックスホール　F204
【UV-1 】 紫外線の基礎と応用

紫外線の基礎と応用

東海大学　名誉教授　佐々木 政子 氏
紫外線・可視光線・赤外線は“光”と総称される。可視光線の紫より短波長側にある眼には見えない400～100nmの電磁波が紫外線と呼ばれる。専門用語は紫外放射(ultraviolet radiation： UV)であり、略語UVが常用される。光は横波の性質を持つエネルギー粒子である。１光子のエネルギーεは（１）式で示される。
ε＝ｈv＝ｈc/λ　　（１）　ここで、ｈはプランク定数、vは振動数、λは波長、ｃは真空中の光速である。（１）式から、光子のエネルギーは、電磁波の振動数に比例し、波長に反比例することがわかる。原子や分子で構成される物質が光子を吸収して起こる化学反応は、mol単位で行われる。物質1molあたりに含まれる粒子数はアボガドロ定数NA（NA ≒ 6.022 × 1023 mol－1 ）と呼ばれる。
1molあたりの光子エネルギーは、１光子のエネルギーεにアボガドロ定数NAを乗じて、E =NAε＝NA hv＝NAｈc/λ  [ｋJ mol－1] と求められる。
赤外線や可視光線より波長の短い紫外線の光子エネルギーは大きく、物質に吸収されると電子状態を変化させ光化学反応を起こす。物質への紫外線照射で始まる光化学反応は、日々の生活を支える多種・多様な産業に幅広く利用されている。
本講演では、１。紫外線とは、２。紫外線の放射源　太陽光と人工光源、
３。紫外線の計測法、４。紫外線の人体作用、５。紫外線利用技術と産業応用について述べる。

なお、紫外線の波長帯域区分用語：UV-A、UV-B、UV-Cは、1932年に光療法の普及の過程で提案され、現在は、国際照明委員会（CIE）の定義用語となっている。しかし、研究・産業分野によって同一用語を使いながら、帯域区分波長が異なる場合が多い。
用語UV-A、UV-B、UV-Cを用いて紫外線を論ずるときには波長明記が必須と言える。
●難易度：入門程度（大学一般教養程度）

紫外線によるウイルスの不活化

(国研)理化学研究所　光量子工学研究センター光量子制御技術開発チーム チームリーダー　和田 智之 氏
コロナ渦、安全安心な空間を確保することは、自宅や職場だけでなく、食堂、乗り物などあらゆる場所で重要なテーマである。紫外線は、ウイルスの不活化に効果があることがわかっている。しかしながら普及は十分ではない。本講演「紫外線によるウイルスの不活化」では、ポストコロナ時代に向けて、実用化にむけた課題やソリューション、今後、期待される技術を述べる。また、本年度は、紫外線を用いる前段階として、飛沫や呼気の見える化についても述べる。

UVC-LED高効率化の現状と最新応用例

(国研)理化学研究所　平山量子光素子研究室　テクニカルスタッフⅡ　鹿嶋 行雄 氏
波長280nm以下の深紫外LED(UVC-LED)は表面及び空気殺菌・浄水・UV樹脂硬化などの用途で市販されている。UVC-LEDはコンパクト・安全・省エネ・長寿命・使い易いなどの特徴がある。最近の応用例としてはSARS-COV-2ウイルス不活化が注目されており、265nm帯域では空調システムの開発が進んでいる。また230nm帯域では人体照射無害の表面殺菌の研究開発が始まっている。これら応用例に対して現状のUVC-LEDは、特に高効率化が課題となっているのでその開発状況を紹介する。
●難易度：初級程度（大学専門程度、基礎知識を有す）
受講料（1セッション／税込）
一般 出展社／主催・協賛団体会員 月刊オプトロニクス定期購読者／シニアクラブ会員 学生
￥18,000 ￥15,000 ￥9,000 ￥5,000
受付終了

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2022年04月21日(木) 13:40-16:35 アネックスホール　F204
【UV-2 】 紫外線応用技術－EUV、UV硬化、殺菌

ウイルスを用いた紫外線消毒装置の評価方法と水処理技術としての展開

お茶の水女子大学　基幹研究院　教授　大瀧 雅寛 氏
近年、浄水場への導入が拡大しつつある紫外線消毒装置について、ウイルスを用いた装置の能力評価方法を説明するとともに、日本と海外の検証方法の差異や適用事例について紹介する。紫外線消毒装置の能力検証は国内外を問わず非常に重要視されているが、特に日本においては、ここ数年で浄水場へ展開され始めた背景と絡めつつ解説するまた新光源であるUVLEDを用いた消毒装置の浄水処理への導入が始まりつつあるが従来の水銀ランプと比較してUVLEDを用いた場合に消毒装置として留意されねばならない点や、この新光源の今後の展望についても解説する。
一方、下水処理や再生水処理においても紫外線消毒装置が適用されており、その主なターゲットは病原ウイルスとなる。病原ウイルスに対する紫外線消毒の適用範囲を考察するとともに、日本における適用拡大の可能性を条例と併せて紹介する。また今後の展望として海外で実際に稼働している再生水への適用法も紹介する。その中には紫外線単独ではなく、オゾンや過酸化水素といった酸化処理との併用によるAOP（促進酸化処理）も含まれるが、その意義についても考察する。
●難易度：初級程度（大学専門程度、基礎知識を有す）

UV硬化の最新動向

東京理科大学　理工学部 先端化学科　教授　有光 晃二 氏
UV硬化技術は省エネルギーかつクリーンな技術として注目されており、インキ、接着剤、エレクトロニクス関連部材、自動車関連部材の製造などに用いられ、現代産業に欠くことのできない技術となっている。
この技術では光硬化を実施するための光源、および光開始剤とモノマー・オリゴマーが必須アイテムであり、これらを両輪とした研究開発が不可欠である。UV硬化技術が成熟したと感じている技術者もいるようだが、産業界での高度な要求性能に応えるべく新規な硬化機構、材料、光源、プロセスが産学官から現在も創出され続けている。
ここでは、UV硬化の基礎（ラジカルUV硬化、カチオンUV硬化、アニオンUV硬化）、および高感度化や影部の硬化法について筆者らの研究を含めた最新動向を紹介する。
●難易度：初級程度（大学専門程度、基礎知識を有す）／中級程度（大学院程度、ある程度の経験を有す）

DUV~EUV光源の半導体製造アプリケーション ～リソグラフィ、計測、パッケージング、アニーリング／ドーピング～

ギガフォトン(株)　シニア・フェロー（兼）九州大学客員教授　溝口 計氏
半導体製造プロセスは微細化の進展と共にリソグラフィ光源の短波長化が進んできた。1970年代高圧水銀ランプ のUV光源に始まり、1990年代以降現在に至るまでDUV～EUV領域の光源の開発が進み、その利用技術も同時に進歩してきた（微細化の流れ）。また日本発のデバイスであるフラッシュメモリの登場とともに多層構造化が進み、今では数ミクロンの厚みの中に100層を超える微細構造がDUVリソグラフィで製造されている（多層化の流れ）。さらにEUV領域でのデバイスは10nm以下の微細構造を持ち、それをパッケージ化する高密度実装も最先端はシングルμｍ領域での加工を要望され大きく変貌しつつある（ミドルエンド工程の流れ）。

講演ではこうしたリソグラフィ流れの中での光源技術の進歩の軌跡を解説する。また半導体製造の中で重要な役割を果たす計測技術およびその光源。ミドルエンド工程へに応用が期待されているエキシマレーザー加工技術についても解説する。
さらに将来技術として期待される、東京大学物性研究所との産学連携の中で生まれ、開発中のハイブリッドエキシマレーザ：すなわちArFエキシマレーザーを増幅器とし、波長変換固体レーザを発振器を組み合わせたレーザの優れた加工性能について紹介する。加えて内閣府SIPプログラムで九州大学と共同で開発中の半導体アニーリング／ドーピング技術についても最新成果を紹介する。
●難易度：初級程度（大学専門程度、基礎知識を有す）
受講料（1セッション／税込）
一般 出展社／主催・協賛団体会員 月刊オプトロニクス定期購読者／シニアクラブ会員 学生
￥18,000 ￥15,000 ￥9,000 ￥5,000
受付終了

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2022年04月22日(金) 13:40-16:35 アネックスホール　F204
【UV-3 】 ポストコロナ時代の紫外線技術

コロナ社会に期待される深紫外線

(国研)理化学研究所　平山 秀樹 氏
ポストコロナ・ウィズコロナ社会において、ウィルス不活化用の光源として深紫外線が期待されている。220～270nm帯の深紫外線は、殺菌・ウィルス不活化、浄水、空気浄化作用に優れており、コロナ禍に於いて家庭や公共の空間におけるウィルス感染拡大の防止、除菌に非常に役立つと考えられる。また、230nmより短波の紫外線は、人体の皮膚や目の表面で吸収され内部の細胞に影響を及ぼさないことから、生体無害ウィルス不活化ができる光源として注目されている。深紫外LEDはコンパクトな殺菌用紫外光源で、理研では古くから開発を行ってきた。
50ｍWクラスの深紫外LEDが商品化されてきた中で、理研では、現状で2～3％程度の低いデバイス効率を15％以上に向上させるべく研究開発を行っている。AlN結晶の高品質化による高効率発光の実現に加え、光取り出し効率の向上で飛躍的な高出力化を目指している。
また、短波長230nmLEDの高効率化に関して最近の進展を説明し、大幅な高効率化が可能である展望を述べる。
●難易度：一般的（高校程度、一般論）

深紫外光を用いた新型コロナウイルス不活化

徳島大学　准教授　南川 丈夫 氏
新型コロナウイルス感染症は、2020年度初頭から世界的な大流行を引き起こし、医療・教育・経済・社会など様々な活動に影響を与えた。その病原体は、新型コロナウイルスと呼ばれ、特に高齢者や基礎疾患を有している人に対して、高い確率で重篤な呼吸器疾患を引き起こす。その致死率や感染力は、季節性インフルエンザや通常の風邪に比べて非常に高い。ワクチンの開発や多くの社会的制限を伴う対策によって、一時的な抑制が実現されているものの、変異株の発生による再感染拡大や、他の感染症の勃興の懸念など、今後の医療・教育・経済・社会など様々な活動を守るためには感染症対策は必須の事項になっている。新型コロナウイルス感染対策の有効な手段の一つとして、深紫外光を用いたウイルス不活化技術が挙げられる。
深紫外光は、エネルギーコストが安い（物質を消費しない、消費エネルギーが少ない）、処理後の残存物質が無い、対象物への影響が小さい、非接触で実施可能、変異ウイルスを含む様々なウイルスにも対応可能といった利点から注目されている。
本セミナーでは、新型コロナウイルス感染対策として深紫外光を用いる利点から、深紫外光源の種類、実際の不活化効果などについて紹介する。
●難易度：一般的（高校程度、一般論）

有人下で使用する222nmUV-Cの安全性とコロナウイルス等　細菌、ウイルスの不活化性能の最新情報

ウシオ電機(株)　事業統括本部 インキュベーションセンター　最高技術顧問　五十嵐 龍志 氏
UV-Cはほぼすべてのバクテリア、ウイルスの不活化能力があることが知られているが、人に対しても、急性障害（紅斑、紫外線角膜炎）、慢性障害（皮膚がん）が発生するため、ひとの存在下では、照射できません。
一方Care 222はバクテリア、ウイルスに対する不活化能力は従来の254nm－UVCとほぼ同程度の性能を持ち、ひとの皮膚、目にダメージを与えないという研究結果が複数得られてきました。
今回、その原理、安全性についての研究結果の紹介を行います。

安全性については動物、ひとでの皮膚、目の急性障害、慢性障害に対する安全性試験の結果を報告します。各種細菌、ウイルスの不活化能力を従来の殺菌ランプである、254nm低圧水銀ランプと比較した結果を報告します。細菌では黄色ブドウ球菌、大腸菌、緑膿菌などの栄養型細菌、枯草菌、セレウス菌、クロストリジウム・ディフィシル等の芽胞菌の不活化特性、ウイルスでは、インフルエンザ、新型コロナウイルスSARS-COV-２、その変異株の不活化特性も示します。
また、光源、照射機の紹介と、不活化実験報告例、導入例、実際の使用される環境下での不活化実験例なども報告いたします。
●難易度：初級程度（大学専門程度、基礎知識を有す）／中級程度（大学院程度、ある程度の経験を有す）
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佐々木 政子

東海大学

名誉教授

東京理科大学理学部化学科卒業．東京大学工学博士．東京大学生産技術研究所文部技官・助手を経て，東海大学に転出．東海大学開発技術研究所・総合科学技術研究所教授を経て，現在，東海大学名誉教授，日本化学会ﾌｪﾛｰ，日本ﾌｫﾄﾆｸｽ協議会(JPC)名誉会員，日本皮膚科学会倫理委員会委員，松前国際友好財団評議員, JSTさきがけ「光の利用と物質材料・生命機能」領域ｱﾄﾞﾊﾞｲｻﾞｰなど．この間，日本女性科学者の会第5代会長，日本光生物学協会第10代会長，内閣府男女共同参画推進連携会議議員，Photochemical & Photobiological Sciences, Associate Editorなどを歴任．第１回日本光医学・光生物学会賞，光化学協会功績賞，日本女性科学者の会功労賞，国際照明委員会(CIE)Awardなど受賞。

和田 智之

(国研)理化学研究所

光量子工学研究センター光量子制御技術開発チーム チームリーダー

1992年4月　科学技術庁 基礎科学特別研究員
1995年4月　理化学研究所フォトダイナミクス研究センター　フロンティア研究員
2000年1月　理化学研究所工学基盤研究部 研究員
2001年9月　理化学研究所固体光学デバイス研究ユニット　ユニットリーダー
2008年4月　理化学研究所宇宙観測用固体レーザー研究チーム　チームヘッド
2010年4月　理化学研究所光グリーンテクノロジー特別研究ユニット　ユニットリーダー
2013年4月　理化学研究所光量子工学研究領域光量子技術基盤　開発グループ　グループディレクター
2014年4月　理化学研究所光量子工学研究センター光量子制御　技術開発チーム　 チームリーダー　
現在に至る

鹿嶋 行雄

(国研)理化学研究所

平山量子光素子研究室　テクニカルスタッフⅡ

1980年3月　筑波大学　自然学類　物理学科卒業
2014年4月　理研　客員技師
2021年5月　丸文株式会社　定年退職
2021年9月　理研入所

大瀧 雅寛

お茶の水女子大学

基幹研究院 教授

1995年 3月 東京大学大学院工学系研究科博士課程を修了後，同年 4月に同研究科の助手として勤務． 1997年に講師として勤務した後， ，1999年4月よりお茶の水女子大学に助教授として就任．以後 2012年に同教授，現在に至る．途中， 2000年 8月から 2001年 3月には南フロリダ大学にて客員研究員．専門は環境衛生工学．特に水処理における消毒技術が専門．他にも国内外の都市用水需要予測や 途上国の家庭排水処理 に関する研究も行っている．

有光 晃二

東京理科大学

理工学部　先端化学科 教授

平成9年7月　東京工業大学大学院　総合理工学研究科　電子化学専攻　博士課程中退
同年7月　東京工業大学　資源化学研究所　光機能化学部門　教務職員
平成13年3月　博士（工学）　東京工業大学
同年4月　東京理科大学　理工学部　工業化学科　助手
平成18年4月　マサチューセッツ工科大学 (Prof. Timothy M. Swager) 博士研究員
平成19年4月　東京理科大学　理工学部　工業化学科　講師
平成22年4月　東京理科大学　理工学部　工業化学科　准教授
平成29年4月　同大学　同学部　先端化学科　教授
（平成29年4月より学科名を先端化学科に改称）
現在に至る

溝口　計

ギガフォトン（株）

シニア・フェロー（兼）九州大学客員教授

ギガフォトンNextGLP共同研究部門研究統括。SPIEフェロー。工学博士。日本レーザー学会会員。日本応用物理学会会員。
1982年九州大学総合理工学研究科、村岡研究室修了。1994年工学博士（1994年九州大学工学部）。1990年以来、リソグラフィ用KrF、ArF、F2レーザ、ＬＰＰ－EUV光源、ハイブリッド・エキシマレーザの研究開発に従事。現在に至る。2002年、2016年、レーザー学会論文賞（DUVレーザー、EUV光源）受賞。2009年および2019年日本レーザー学会産業賞（装置部門）受賞（ギガフォトン社：GT62AおよびGT６XAシリーズ）。2018年光振興協会桜井賞受賞。

平山 秀樹

(国研)理化学研究所

1994年　東京工業大学電子物理工学専攻博士課程修了（工学博士）
1994年　理化学研究所入所、研究員
2005年　テラヘルツ量子素子研究チーム、チームリーダー（現職）
2012年　平山量子光素子研究室、主任研究員（現職）
（兼務）埼玉大学連携教授、東京理科大学客員教授、徳島大学招聘教授
（公職）応用物理学会理事、JJAP/APEX誌編集長、NPO法人日本フォトニクス協議会理事、NPO法人皮膚光線治療促進の会理事

南川 丈夫

徳島大学

准教授

2010年9月 大阪大学大学院基礎工学研究科 機能創成専攻博士後期課程修了
2010年9月　博士（工学)，大阪大学
2021年2月　博士（医学），京都府立医科大学
専門分野：顕微分光学，医用光学

2008年4月 日本学術振興会 特別研究員(DC1)，大阪大学
2011年4月 日本学術振興会特別研究員(PD)，京都府立医科大学
2013年12月 京都府立医科大学 大学院医学研究科 助教
2015年7月 徳島大学 大学院ソシオテクノサイエンス研究部 特任講師
2015年7月　京都府立医科大学 大学院医学研究科 客員講師（兼任，〜現在）
2017年10月　科学技術振興機構（JST）さきがけ（兼任，〜2021年）
2019年3月 徳島大学 ポストLEDフォトニクス研究所 ポストLEDフォトニクス研究部門 准教授
2021年8月　国立循環鼻鏡研究センター　客員部長（兼任，〜現在）

五十嵐 龍志

ウシオ電機（株）

事業統括本部 インキュベーションセンター　最高技術顧問

1980年 ウシオ電機　入社
1996年 ウシオ総合研究所　所長
2000年 ギガフォトン株式会社常務取締役
2008年 ウシオ電機　常務執行役員CTO
2012年 ＸＴＲＥＭＥ(独)Joint venture Ushio and Philips)CEO
2015年 フェロー、Care 222nm　プロジェクトリーダー
2019年 最高技術顧問 現在に至る　67歳
2021年 市村産業省　貢献賞　受賞